膜表面接枝法

总结
表面接枝方法已经成功应用于膜改性，改性后的 膜的亲水性增加，污染率下降 ,抗污染能力提高， 具有工业应用价值。 膜表面接枝法忽略膜孔改性，且过程复杂，应结 合其他的膜污染防治方法进行综合改进。 目前膜表面接枝方法较受关注的研究方向是膜表 面光接枝聚合及膜表面等离子接枝聚合等技术
例2：膜表面接枝后的亲水性改进
聚丙烯微孔膜的表面改性和抗污染性 河南师范大学化学与环境科学学院 尹艳红
例3：膜的抗污染性能的改进
表格展示了不同聚丙烯微孔膜(PP膜)的牛血清蛋白质(BSA)吸附和抗污染能力 左侧从上到下分别为聚丙烯微孔膜(PP)、羟基化PP膜、不同接枝率PP膜
聚丙烯微孔膜的表面改性和抗污染性 河南师范大学化学与环境科学学院 尹艳红
膜污染的不同形式
完全堵孔
孔内吸附
浓差极化
形成凝胶层
表面接枝法构建抗污染膜表面ห้องสมุดไป่ตู้
表面接枝方法是指通过化学反应在膜表面 引入表面改性基团，提高膜抗污染性质的 方法。 主要手段：1.膜表面形成亲水性基团 主要手段：1.膜表面形成亲水性基团 2.膜表面接枝亲水性分子 2.膜表面接枝亲水性分子
根据引入方式不同，表面接枝过程又可以分 为“Graft to” 和“Graft from”两种类型 to” from”
Graft from过程示意 from过程示意
优点：可以提高改性剂在改性表面密度， 缺点：接枝过程及其相关机理复杂，得到 的改性表面的改性剂结构不易控制和表征。
例1：膜表面接枝后的亲水性改进
pvdf原膜
表面接枝改性后
聚偏氟乙烯膜表面光接枝改性后的亲水性变化 安徽大学化学化工学院，安徽省绿色高分子重点实验室 邵辉琳
Graft to 过程示意
一些亲水性大分子比如聚乙二醇，聚乙烯吡咯烷酮以及功能高分子比如 多肽、多糖等已通过此类方法引入固体表面
Graft to优缺点 to优缺点
优点：可以控制用于表面改性的亲水性聚 合物结构 缺点：大都需要另外引入活化基团，使得 过程复杂，得到的膜表面的改性剂密度较 低。
“Graft from”是利用特定表面自由基引发手段，在固 from” 体表面进行聚合反应形成亲水性聚合物大分子。
“Graft to”是指直接将亲水性聚合物通过化学键直 to” 接接枝于膜表面，包括三种情况：第一种是将改 性聚合物直接接枝于膜材料分子的反应活性基团 上；第二种是通过特定方法活化膜表面，在膜表 面生成氨基、醛基、环氧化物、羧基等反应活性 基团后，再将改性分子引入膜表面；第三种是先 将改性分子吸附于膜表面，然后采用特定方法激 发，使改性大分子接枝于膜表面。
表面接枝法构建抗污染膜表面
限制膜技术发展的瓶颈
膜污染
国际纯粹和应用化学协会IUPAC 国际纯粹和应用化学协会IUPAC 将膜污染 定义为由于悬浮物或可溶性物质沉积在膜 的表面、孔隙和孔隙内壁而造成膜通量降 低的过程
膜污染产生的原因
浓差极化 离子结垢 金属氧化物沉积 生物污泥的生成 胶体物污染 悬浮颗粒物的污染 其他因素造成的污染
最常用的产生固体表面自由基的方法包括加热、紫外线辐 照、高能辐照、电解以及化学反应（引发剂的受热分解或 二组分引发剂的氧化还原分解反应）等引发手段。 常用的亲水性单体主要有丙烯酸酯、丙烯酰胺以及其他含 有双键的亲水性单体，这些单体可以在水相或者有机相中 进行自由基聚合反应形成分子量较大的亲水性分子。